基於總線技術的試驗調試平臺的製作方法
2023-05-24 19:33:16 1
專利名稱：基於總線技術的試驗調試平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種試驗調試平臺，特別是涉及一種工業控制網絡中基於 總線技術的試驗調試平臺。
背景技術：
工業控制系統中，各種總線技術應用越來越廣泛，例如菸草行業的 PR0FIBUS ，即Process Field Bus,過程現場總線技術、樓宇自動化行業的 LonWorks總線技術、汽車行業的CAN總線技術、以及在其他行業廣泛應用的工 業乙太網技術、DeviceNet、 ControlNet、 FF等。但是所有這些總線技術都是針 對某類行業而且沒有完善的試驗調試平臺，不利用技術的推廣和應用。
現有的基於總線技術的試驗調試平臺有以下幾個缺陷
1、 現有的試驗調試平臺只是應用了某種現場總線技術，進行通訊和動作；
2、 現有的總線技術平臺不利於網絡結構的調整和設備的更換；
3、 現有的整套平臺價格昂貴，通常需要20萬左右，而且不能完全凸顯現 場總線技術的開放性、交互性、自治性和適應性；
4、 總線技術發展迅速，現有平臺不具有很好的擴展性；
5、 現有試驗平臺結構不靈活，試驗內容單調，不利用試驗者動手能力的提高。
實用新型內容
有鑑於此，本實用新型的目的是提供可通過軟體調試很好模擬實際工業 控制過程的試驗調試平臺。
為實現上述目的，本實用新型公開了一種工業控制網絡中基於總線技術 的試驗調試平臺，其包括工業乙太網，其由工業交換機構建而成；DP網絡， 其由DP從站和DP主站構建而成，其中DP主站與至少一個DP從站相連，且 DP網絡通過DP主站與工業交換機相連而接入工業乙太網；AS-i網絡，其由 AS-i從站和AS-i主站構成，其中As-i主站與至少一個As-i從站相連，且 As-i網絡通過As-i主站的DP接口接入車間級DP網絡；以及工控機，其上 配備有工業乙太網板卡，用於經由工業乙太網板卡對工業乙太網進行數據監 控及處理。
對於上述基於總線技術的試驗調試平臺，優選地，其中所述DP主站採用 S7-300可編程控制器。
上述DP主站經由通訊模塊與所述工業交換機相連。上述AS-i主站採用AC1306控制器。
上述AS-i從站模塊包括信號採集單元和命令執行單元。
通過將上層的工業乙太網、車間級的PROFIBUS-DP網絡和設備層的AS-i網 絡集成在一個試驗調試平臺中，上述基於總線技術的試驗調試平臺通過軟體調 試可以很好地模擬實際工業控制過程。
此外，本實用新型上述基於總線技術的試驗調試平臺具有很好的操作性和 網絡結構的擴展性，可以根據系統要求調整網絡結構，並且數據交換及故障分 析完善，起到了很好的實驗調試作用。
圖1為本實用新型的結構原理框圖2為本實用新型的數據交換原理框圖3為本實用新型的DP從站模塊和AS-i從站模塊的工作流程圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括基於總線技術的三層網絡上層的工業以太 網、車間級的PROFIBUS-DP網絡和底層的AS-i網絡，另外其上插有工業乙太網 板卡的工控機，通過軟體編程完成整個系統的數據交換及控制。
工業乙太網，其由工業交換機構建而成；車間級的PROFIBUS-DP網絡，其 由DP從站和DP主站構建而成，其中DP主站與至少一個DP從站相連，且DP網 絡通過DP主站與工業交換機相連而接入工業乙太網；AS-i網絡，其由AS-i從 站和AS-i主站構成，其中AS-i主站與至少一個AS-i從站相連，且AS-i網絡 通過AS-i主站的DP接口接入車間級DP網絡；以及工控機，其上配備有工業以 太網板卡，用於經由工業乙太網板卡對工業乙太網進行數據監控及處理。
在三層網絡結構中，上層的工業乙太網採用西門子公司的SCALANCEX204-2 工業交換機，工業交換機與工控機相連接，主要完成上層工業乙太網的構建。 車間級的PROFIBUS-DP網絡採用S7-300可編程控制器PLC作為系統的主站，可 編程控制器PLC通過CP343-1通訊模塊連接到工業交換機上，其輸出端與至少 一個DP從站模塊相連。在本實用新型中，採用WAGO公司的750-833耦合器以 及I/O模塊、西門子公司的ET200L 16DI/16D0從站模塊等作為車間級 PROFIBUS-DP網絡的從站。底層的AS-i網絡主站採用IFM公司的AC1306控制器， 控制器的輸出端與至少一個AS-i從站模塊相連。AS-i網絡從站分別採用西門子 公司和易福門公司的從站模塊，其也可以通過AS-i主站的DP接口接入 PROFIBUS-DP網絡中去。
本實用新型中設置的工控機與上層基於工業乙太網的工業交換機相連，通過插入工控機的CP1613工業乙太網板卡，將工業乙太網數據直接上傳到工控機 上，進行進一步的數據監控及處理。從而完成了整個網絡平臺的硬體平臺的搭 建。這樣，本實用新型就具有了很好的操作性和網絡結構的擴展性，並可以根 據系統要求，調整網絡結構。
本實用新型的工作原理是
本實用新型中設有系統組態、軟體調試等環節，很好的模擬了實際工業控
制過程。其中系統組態軟體選用SIEMENS的STEP7 V5. 3軟體，通過菜單選擇 "SIMATIC 300 Station",插入S7-300可編程控制器PLC主站，在硬體組態中 插入CP343-1通訊模塊，和SCALANCE X204-2工業交換機進行通訊，在組態畫 面上進行相應設置，實現網絡的系統組態。通過配置一些常規的按鈕、報警器 等，提供系統的輸入/輸出信號，並且通過軟體程序的編寫，控制報警器、信號 燈等動作。
如圖2所示，本實用新型中網絡數據的交換主要包括以下幾種方式
數據交換方式101: PROFIBUS-DP—類主站與二類主站之間採用令牌環交換 數據，令牌環在兩個主站之間進行交換。當PROFIBUS-DP —類主站擁有令牌環 時，採用循環方式和從站之間進行數據交換；當二類主站擁有令牌環時，採用 非循環方式和從站之間進行數據交換。
數據交換方式102: —類主站和從站之間的循環數據交換，上述的一類主站 為車間級基於PR0FIBUS-DP網絡的可編程控制器PLC,上述的從站包括DP從站 模塊和AS-i網絡的主站，他們之間的數據交換採用循環的方式進行。
數據交換方式103: 二類主站和從站之間的非循環數據交換。在這種方式下， 某一個從站模塊成為發布者，其他的從站為預定者，他們之間採用非循環的數 據交換方式，即二類主站或發布者向從站即預定者進行數據傳輸。
數據交換方式104:從站之間的經廣播方式進行數據交換。另外本實用新型 通過等時同步模式實現主站和從站中的時鐘同步控制的功能以及時鐘控制、從 站冗餘管理等功能。
如圖3所示，在本實用新型中，DP從站模塊和AS-i從站模塊的工作過程如
下
從站模塊上電後，首先設置從站地址報文和從站診斷報文，然後等待參數 化。在等待參數化的過程中，從站診斷報文，並設置參數報文；如果參數設置 報文不正確，則繼續等待參數化；如果參數設置報文正確，則等待組態。在等 待組態的過程中，從站診斷報文，並獲取組態報文；如果組態報文不正確，則 從站重新等待參數化；如果組態報文正確，則開始進行數據交換。同時，在從站的工作過程中，伴隨著等待組態和數據交換，看門狗定時器溢出。所述的看 門狗定時器技術為本領域普通技術人員所熟知的技術。
當系統故障發生時，通過診斷報文將故障信息以及設備情況，發送給系統 主站，主站系統經過處理，給從站發送確認報文，然後從站按上述的工作過程 繼續工作。總之，本實用新型很好地完成了系統要求，模擬完成了工業控制過 程，可操作性強，數據交換及故障分析完善，起到了很好的實驗調試作用。
權利要求1、一種基於總線技術的試驗調試平臺，其特徵在於，包括工業乙太網，其由工業交換機構建而成；DP網絡，其由DP從站和DP主站構建而成，其中所述DP主站與至少一個所述DP從站相連，且所述DP網絡通過所述DP主站與所述工業交換機相連而接入所述工業乙太網；AS-i網絡，其由AS-i從站和AS-i主站構成，其中所述As-i主站與至少一個所述As-i從站相連，且所述As-i網絡通過所述As-i主站的DP接口接入所述車間級DP網絡；以及工控機，其上配備有工業乙太網板卡，用於經由所述工業乙太網板卡對所述工業乙太網進行數據監控及處理。
2、 如權利要求l所述基於總線技術的試驗調試平臺，其特徵在於，所述 DP主站採用S7-300可編程控制器。
3、 如權利要求1或2所述基於總線技術的試驗調試平臺，其特徵在於， 所述DP主站經由通訊模塊與所述工業交換機相連。
4、 如權利要求l所述基於總線技術的試驗調試平臺，其特徵在於，所述 AS-i主站採用AC1306控制器。
5、 根據權利要求l所述的基於總線技術的試驗調試平臺，其特徵在於， 所述AS-i從站模塊包括信號採集單元和命令執行單元。
專利摘要本實用新型公開了一種基於總線技術的試驗調試平臺，包括工業乙太網，由工業交換機構建而成；DP網絡，由DP從站和DP主站構建而成，所述DP主站與至少一個所述DP從站相連，且所述DP網絡通過所述DP主站與所述工業交換機相連而接入所述工業乙太網；AS-i網絡，由AS-i從站和AS-i主站構成，所述As-i主站與至少一個所述As-i從站相連，且所述As-i網絡通過所述As-i主站的DP接口接入所述車間級DP網絡；以及工控機，其上配備有工業乙太網板卡，用於經由所述工業乙太網板卡對所述工業乙太網進行數據監控及處理。本實用新型具有很好的網絡結構擴展性，可根據要求調整網絡結構，進行數據交換及故障分析。
文檔編號G05B19/418GK201226103SQ20082007093
公開日2009年4月22日 申請日期2008年6月10日 優先權日2008年6月10日
發明者安小宇, 豪 江, 王永華 申請人:鄭州輕工業學院